Study on velocity field in a deformed fuel pin bundle; Influence of pin deformation and wrapping wire on velocity distribution

変形燃料集合体内の流速分布に関する研究; 流速分布への燃料の変形及びワイヤーの影響

佐藤 博之; 小林 順 ; 宮越 博幸; 上出 英樹 

Sato, Hiroyuki; Kobayashi, Jun; Miyakoshi, Hiroyuki; Kamide, Hideki

ナトリウム冷却高速炉は、商業化を目指した高速炉サイクルシステムの実用化調査研究において高燃焼度炉心を達成するように設計されている。高燃焼度炉心の燃料集合体において、スウェリングと熱湾曲による燃料ピンの変形は、集合体内の流路の変化により流量が減少し、除熱性能に影響する可能性がある。そこで、2.5倍スケールの7本ピン集合体モデルを用いて、ピンの湾曲及びワイヤの流速分布への影響について調査した。試験体は、六角形のアクリル管と、水とほぼ同じ屈折率で高い透過率を持つフッ化物樹脂のピンから成る。これにより外側のピンを通して中心ピンまわりの流動の可視化が可能になった。リファレンスと変形条件における中心ピンまわりのサブチャンネルの速度分布をPIV計測法で測定した。また、ワイヤのまわりの速度分布を測定し、ワイヤはピン表面近傍の広範囲の速度と速度変動に影響することがわかった。

A sodium cooled fast reactor is designed to attain a high burn-up core in a feasibility study on commercialized fast reactor cycle systems. In high burn-up fuel subassemblies, deformation of fuel pin due to the swelling and thermal bowing may decrease flow rate via change of flow area in the sub-assembly and influence the heat removal capability. A 2.5 times enlarged 7-pin bundle water model was applied to investigate the influence of pin bowing and wrapping wire. The test section consisted of a hexagonal acrylic duct tube and fluorinated resin pins which had the refractive index nearly the same with water and high light transmission rate. This enabled to visualize around the central pin through the outer pins. Velocity distribution was measured by using PIV in sub-channels around the central pin in reference and deformation condition. Velocity distribution around the wrapping wire was measured and the wire influenced to the velocity and RMS in the wide region near the pin surface.